Septembre 2021 - Richesse moteur, bafflage et CHT, carénage roulette

 1er septembre.

Hangar.

 Nous y étions avec le père ce matin. Papa avait prévu de régler le problème des casques dont les micros s'ouvraient en même temps et cela quel que soit le bouton d'émission enfoncé. Le problème a été identifié sur plan, une erreur de design dans le câblage avion, l'interphone est donc hors de cause. La modification a pu être faite facilement dans une partie bien accessible du tableau de bord.

 Pendant ce temps je collais du scotch noir sur les volets pour l'indicateur de position dont j'ai déjà parlé.

 Ça a pris un peu de temps, notamment pour tenir compte de la parallaxe quand on est assis en place pilote.

 Vu de la place pilote, le premier cran:

 et le deuxième:

 Maintenant que le visuel donne satisfaction, je vais le refaire prochainement à la peinture pour la durabilité.

 Nous avons ensuite sorti l'avion pour faire les essais de radio, de freins et faire un petit tour à Cipières si tout se passait bien. 

 La radio fonctionna parfaitement, des deux places. Les freins sont plus "consistants" à la main depuis le changement des garnitures, mais ça ne freine pas encore super fort si besoin, ils ont besoin d'être rodés. Nous avons donc poussé jusqu'au point d'attente pour décoller. Passant 500 ft en montée, mon attention a été attirée par une alarme sur les températures cylindres. Le moteur s'est mis à chauffer, le cylindre 2 atteignant 225°C. Le volet de capot était pourtant plein ouvert, celui du dessus bien fermé.

 On réduit en vent arrière et on décide de revenir pour tirer ça au clair. A la réduction les températures reviennent sagement dans le vert. Pendant le roulage arrivée, on parle des nouvelles sondes, que l'on essaye donc pour la première fois. Le problème, c'est que la sonde surnuméraire du cylindre 1 indiquait aussi que ça chauffait, or celle-ci n'a pas été changée. Ça devait donc chauffer pour de vrai.

 Au parking, j'ai constaté qu'un Camlock de verrouillage du capot avait sauté. Je fais donc l'hypothèse que le capot s'est mis à bailler sur sa partie avant gauche, libérant ainsi une fuite importante. Le capot est assez souple, et la courbure du capot à cet endroit génère une force d'aspiration vers le haut. Le Camlock étant sorti, le capot a dû se libérer du pion que l'on voit sur cette photo, à gauche du Camlock. Bien sûr ce n'était pas visible du cockpit.

 Nous confirmerons bientôt que cette hypothèse est la bonne (j'espère) et je porterai dorénavant une attention toute particulière à ces attaches lors de la prévol, étant donné les conséquences fâcheuses d'une mauvaise fermeture.

4 septembre.

Hangar et vol d'essai.

 Le samedi, journée sanctuarisée de longue date par les occupants du hangar, nous y étions. Les copains sont parti au rassemblement de Carpentras, mais nous devions pour notre part tirer cette histoire de moteur chaud au clair. Nous sommes donc reparti pour un vol sur Cipières après avoir dument vérifié que le capot était bien fermé. Et alors là, patatras, les sondes CHT se sont affolées une nouvelle fois. Retour au hangar avec le camion de pompier qui nous suivait.

 Papa avait évoqué la possibilité que les thermocouples ne soient pas les mêmes. J'avais pulvérisé l'hypothèse, sûr de mon diagnostic "capot qui baille". Et bien j'avais tord, car en effet, après une petite recherche internet sur les codes couleur des thermocouples, les nouvelles sont de type J, alors que les précédentes étaient de type K. La conséquence, quand on n'informe pas le calculateur du changement, c'est une surestimation de 28% de l'écart de température entre soudure froide et soudure chaude.

 Comme je suis de mauvaise foi, je peste quand même sur le vendeur (ULM Techno) qui ne mentionne pas le type de sonde dans le descriptif. Nous avons donc pris le temps de changer le type de sondes dans les menus des 2 instruments MGL et avons retrouvé des températures normales et habituelles. Le problème, c'est que les instruments en question, et notamment le Xtrem, ne gère pas en même temps des thermocouples de nature différente, et que nous en avons d'autres qui mesurent les températures de batteries (type K) et la sonde surnuméraire du cylindre 1. Du coup ces valeurs sont maintenant sous-évaluées de 22 %. Bref, il va falloir que je remplace une nouvelle fois les sondes CHT par des type K. Que de temps et d'argent perdu.

 Une remarque toutefois qui a son importance: La sonde du dessous (cylindre 1) est plus chaude que celle du dessus d'environ 55°C en réel, c'est à dire en tenant compte du problème évoqué ci-dessus. Cela explique au passage pourquoi j'ai cru au premier vol qu'on chauffait vraiment, les deux sondes du cylindre 1 indiquaient des températures du même ordre, mais pour des raisons différentes. Celle du haut surévaluait la mesure car le type n'était pas le bon, celle du bas donnait une bonne mesure mais était plus chaude à cause de sa position basse.

 Ça répond donc à la question que je voulais élucider, il y a bien un gradient important de température dans la tête de cylindre entre haut et bas. Ça va laisser rêveur celui qui pinaille ses températures cylindres pour faire durer son moteur. D’ailleurs moi aussi ça me laisse rêveur, quelle limitation respecter ? Est-ce que les constructeurs de moteurs en tiennent compte ? en d'autres termes, compte tenu de la position habituelle des sondes sur le dessus, est-ce que les limitations publiées prennent en compte cette installation ?

 Bon, on a enfin pu rejoindre Cipières sans que la tour appelle une nouvelle fois les pompiers.

 Nous reparlerons de cette histoire de sondes parce que ça me chiffonne.

 De retour au hangar nous avons entrepris de traiter la fuite d'huile de la pompe à essence mécanique. Elle est maintenant démontée pour inspection.

 6 septembre.

Carénage de la roulette.

 Ça avance tranquillement, le moule est durci à la fibre de verre après tous les ajustements de forme. Ensuite j'ai découpé le moule pour pouvoir produire isolément chaque pièce.
 Le découpage prend en compte la possibilité de démoulage, mais aussi la future installation sur avion que je cherche la plus simple possible.

 La partie haute est découpée de manière à pouvoir prendre en sandwich la lame de ressort. Sa partie arrière viendra se fixer sur la tête de pivot d'orientation de la roulette. La partie avant se fixera avec une lèvre de recouvrement sur la partie arrière avec des vis et des écrous imperdables.

 Le carénage bas est constitué du sabot avant, en une seule pièce. L'intérieur sera très accessible pour faire les renforts structuraux qui permettront de prendre appuis sur la fourche de roulette. Le cône arrière sera moulé en deux pièces, gauche et droite, pour une raison de facilité de démoulage.

 Au total il faudra donc sortir 5 pièces.

 

9 septembre.

Rénovation joints de circuit refroidissement.

 Je suis en train de refaire les joints qui font l’étanchéité du plénum supérieur. Faire et refaire, rien n’est définitif et vous le savez. J’avais fait ces joints avec des bandes de caoutchouc qui n’étaient pas armées, au début c’était super, bien souples, belle étanchéité, mais elles ont fini par se fendre aux endroits les plus courbés. Bref, c’est comme ça que s’acquiert l’expérience, grâce aux échecs. Donc cette fois, j’utilise de la bande armée, moins souple et qui demande un ajustement moins facile à gérer , beaucoup d’essais de positionnement du capot sup, pour surveiller que la bande se courbe sans faire de vagues, qui sont autant de fuites.

 Je reviens maintenant sur les histoires de températures CHT. 

 Tout bien réfléchi, je ne peux pas imaginer que les constructeurs de moteurs prennent en compte les différents types d’installations de mesures dans la définition des limitations. A charge à l’utilisateur d’avoir une mesure précise. Pour le Continental O-200, la CHT max toutes phases (montée et croisière) est de 274°C. A la lumière de ma découverte récente du delta de température de 55° entre haut et bas, j’ai réexaminé le travail accompli jusque là sur le refroidissement moteur, pour voir si nous n’avions pas, sans le savoir, bouffé les limitations.

 Influencé par la littérature anglo-saxonne sur le sujet, je m’étais fixé comme objectif d’essayer de tourner à 400°F, soit environ 200°C, température qui a toujours été respectée. En pratique, je m’étais fixé de ne pas la dépasser. J’avais donc réglé le seuil « Caution » de l’instrument à 200°C et « Warning » à 220°, ce qui était très conservatoire si l’on considère la limitation.

 Si l’on ajoute maintenant un incrément considérable de 55° à ces valeurs, le premier avertissement apparaît en réalité à 255°C et l’alarme à 275°C, c’est à dire précisément à la limitation. On va donc dire que ce que nous faisions était « légal », mais que toute la marge que je pensais avoir a disparu.

 Est-ce un problème ?

 On imagine facilement que la limitation officielle est elle-même conservatoire, car la qualité première revendiquée de ces moteurs anciens est la fiabilité, ce qui nous fait accepter les défauts de consommation d’essence non optimale, de consommation d’huile etc... Il a donc sûrement de la marge dans cette limitation dure, ne serait-ce justement que pour faire face aux imprécisions de mesures. Maintenant, tourner chaud de manière prolongée n’est pas un gage de durabilité du moteur. Les constructeurs, en général pour les moteurs plus puissants, publient une limitation CHT en montée et une autre, plus basse, pour la croisière afin de préserver/optimiser la durée de vie du moteur. Ça n’existe pas pour le O-200 car il est installé le plus souvent sur des machines rustiques, parfois sans mesure des CHT et presque toujours sans contrôle du refroidissement par des volets de capot. Il y a donc une seule limitation CHT dans un but de simplification qui a du sens. Mais en définitive, rien n’empêche l’utilisateur de gérer ses températures moteur comme il le ferait avec un avion plus puissant, bien équipé en instruments de contrôle moteur et surtout capable de contrôler le débit d’air de refroidissement. Or depuis le début, nous nous inscrivons dans cette démarche pour tirer le meilleur de notre monture.

 Je vous recommande la lecture du blog de The Savvy aviator (en anglais), un expert moteur, https://www.avweb.com/ownership/the-savvy-aviator-59-egt-cht-and-leaning/

J’en ai copié une page sur le sujet qui nous occupe.

 Il en ressort que les sondes en rondelle prisent dans la bougie indiquent des températures supérieures de 40°F (22°C) à la température de la sonde du constructeur (quand installée) vissée dans le trou dédié.

 Pas de conclusions hâtives qui pourraient me faire engranger opportunément ces 22°, mais j’y vois plutôt le fait que le gradient de température dans la culasse est sûrement plus complexe qu’il n’y paraît, plus compliqué en tout cas qu’une simple opposition haut/bas, avec des lignes iso températures aux formes torturées.

 Alors que faire ?

 Nous pourrions laissez nos sondes en partie supérieure tout en sachant qu’elles sont pessimistes et continuer à travailler avec de fausses limitations revues à la baisse de 55°. Mais rien ne me dit que cet écart est constant et puis je suis pour la réalité des chiffres, mais j’avoue que cette dernière position est un peu philosophique.

 Le plan est donc de placer les futures sondes K en position basse et de modifier le seuil d’alerte à 250° et l’alarme à 270°. Si ces 22° existent, il seront la marge et c’est tant mieux. Au niveau de la conduite moteur, je me fixerai comme limite 250°C en montée (anciennement 195° avec les sondes en haut) et 200° C en croisière soit 400°F (anciennement 150°C).

 Papa a récupéré les sondes K avec broches (celles qui étaient très pessimistes à cause du défaut de conduction thermique que j’avais déjà évoqué dans ce blog) pour les modifier en soudant le thermocouple sur la rondelle avec une soudure dont le point de fusion est proche de 400°C et éviter ainsi les problèmes. C’est en cours.

 Par ailleurs je fais appel à ma communauté de lecteurs pour avoir leurs retours concernant le type d’installation, les températures habituelles qu’ils constatent en fonction de la phase de vol. Merci.

10 septembre.

Utilisation moteur, pratiques recommandées.

 Suite aux échanges avec Bruno, voici les pratiques recommandées pour les moteurs Lycoming, qui sont transposables aux moteurs Continental.

Voici le lien du service bulletin qui donne les recommandations pour gérer la richesse de leurs moteurs (tous types). https://usermanual.wiki/Document/LycomingservicebulletinonLeaningProceduresSI1094D.3875885251/html

 Extrait de ce bulletin, ce tableau générique intéressant, qui montre l’évolution en fonction de la richesse des paramètres CHT, EGT, puissance et conso spécifique. On y constate, entre autre, un décalage entre peak EGT et CHT pas évident du tout.

 Je retiens que dans les bonnes pratiques, si l’on recherche la meilleure économie, il faut tourner à 65% ou moins de la puissance nominale avec un réglage de la mixture au peak EGT.

 Si l’on recherche la meilleure puissance, le réglage de la richesse doit conduire à rechercher une EGT égale au peak moins 100°F (55°C)

 Les recommandations pour les opérations en continu sont:

- de rester plein riche jusqu’à 5000 ft

- de ne pas dépasser 65% de puissance

- de ne pas dépasser une CHT de 400°F (205°C)

- d’avoir une température d’huile comprise entre 75 et 105°C

- faire les réglages de richesse lentement (éviter les chocs thermiques)

- toujours revenir sur plein riche avant d’augmenter la puissance 

- respecter une vitesse de refroidissement des CHT inférieure à 55°F/mn (30°C/mn) (shock cool)

 Pour mémoire et pour avoir des données exploitables pour le O-200, voici quelques guides de calculs déjà publiés dans ce blog en décembre 2015

Pression en fonction de l'altitude en atmosphère STD :

P(z) = 1013,25.(1 – 7.10^-6.z)^5,255 z en ft

ex : P(7500) = 763 hPa

 

Masse volumique de l'air en fonction de la pression et de la température :

ρ = 0,3484.P/T P en hPa et T° en °K

ex : T° = 78°C = 351 °K et P = 763 hPa

ρ₂ = 0,757 kg/m3

Expression de la puissance mécanique (sur arbre) et du Fuel Flow théorique moteur O-200 :

Pm (cv) = PA.RPM/[103.(T+273)]

Pm (kw) = PA.RPM/[140.(T+273)] 

avec PA pression d'admission en hPa, RPM en tours par mn et la température carbu T en °C.

FF (l/h) = Pm/3,33 avec Pm en cv. Réglage stœchiométrique.

 Les équations ci dessus sont modifiables et adaptables à des moteurs de puissances différentes, il suffit pour cela de rechercher le coefficient (dans la première équation le coefficient est égal à 103) qui satisfait l’équation en entrant les caractéristiques du moteur au niveau de la mer, c’est à dire PA =1013, T= 15° et RPM pour lequel la puissance nominale Pm est obtenue.

 Donc, concernant le O-200, dont la puissance nominale est de 100 cv, 65% de cette puissance représente 65 cv ou 47,8 kW

 En pratique, la recherche en vol de l’affichage de 65% de puissance pour un avion avec hélice à pas fixe va prendre un peu de temps pour trouver le trio PA/RPM/T qui satisfait l’équation  65(cv) = PA.RPM/[103.(T+273)]

  Intuitivement on comprend que le respect précis de cette valeur de 65% n’est pas important, il s’agit d’un ordre de grandeur vers lequel il faut tendre, mais l’établissement d’un tableau pour dégrossir les affichages est sûrement une bonne idée. J’ajoute que les valeurs à préafficher devrons être trouvées expérimentalement car elles dépendent aussi de la qualité de la cellule, des caractéristiques de l’hélice.

 En effet, imaginons un avion A, plus fin qu’un autre avion B, même hélice, même calage. Les deux veulent afficher 65% de puissance, donc pour les deux le produit PA.RPM sera le même. Mais l’avion A aura un RPM plus important et une PA plus faible que l’avion B. L’avion A sera à destination avant l’avion B en ayant moins consommé.

12 septembre.

Courrier des lecteurs.

De Bruno.

Bonjour Frederic,

Je te joins deux manuels.

Le premier concerne le IO360 (mon moteur) où je pense que les graphiques sont lisibles 

La p 3-7 est le tableau repris dans le résumé que j'ai évoqué dans mon post (avec les deux zones grises). La P 3-20 le schéma que je t'envoyais dans mon précédent message.

Note du blogger: la p3-7 déjà publiée le 10 septembre. 

Vu la taille du manuel O-360, je ne re-publie pas dans ces pages un manuel que les propriétaires doivent posséder. Cependant je reproduis ici la figure 3-5 pour les informations à caractère général qu’elle donne.

 On constate la parfaite linéarité des courbes qui donnent la conso horaire en fonction de la puissance affichée, ce qui valide en quelques sortes mon équation : FF (l/h) = Pm/3,33 avec Pm en cv. Réglage stœchiométrique.

 Le faisceau de courbes du bas concerne un réglage économique au peak EGT, limité à 65% de puissance pour respecter les préconisations constructeur (pas de réglage de la richesse au peak EGT au-delà de 65% de puissance).

 Le faisceau du haut concerne le fonctionnement du moteur à la meilleure puissance qui nécessite un enrichissement du mélange pour limiter l’augmentation des températures CHT au moment où les contraintes mécaniques sont les plus importantes. 

 On note que pour une puissance et un régime donnée (eg 65% et 2700 rpm) la consommation augmente de 17% entre un réglage éco et best power.

 On remarque également que pour une puissance donnée, une augmentation du régime de 100 tpm n’augmente la consommation que de 3%. Mon modèle de calcul approché qui lie le FF linéairement avec la puissance  ne prend pas en compte cette influence dans un but de simplification et pour avoir un modèle universel. On gardera en tête la proportion de cette imprécision.

 J'ai retrouvé aussi un schéma intéressant dans le manuel du O360 (désolé la qualité est médiocre, mais c'est le principe qui est intéressant), où l'on voit que la conso n'est pas linéaire avec la puissance car au delà de 75%, ils conseillent de tourner plus riche, probablement à cause de la limitation de température :

 Du coup, je me suis demandé si il n'y avait pas en fait deux limitations : celle mesurable comme température de la tête de cylindre, et celle à l'intérieur de la chambre de combustion, les deux étant forcément correlées, mais avec un retard en temps ? si tu as une réponse, je suis preneur.

amitiés,

Bruno

 

 Et bien je dirais que cette courbe est en cohérence avec l’analyse précédente, même si la transition apparente de réglage de richesse s’effectue plutôt autour de 75% que de 65% de puissance.

 Gardons en tête que la limitation CHT « officielle » du constructeur est un compromis pour préserver raisonnablement l’intégrité du moteur et respecter autant que possible le TBO (time before overall ou temps d’utilisation avant la dépose). En réalité il faudrait publier une CHT limite par puissance délivrée. Ce qui altère les composants d’un moteur, c’est l’effet conjugué des contraintes mécaniques et de la température, vous pouvez tolérer d’être chaud si les efforts sont faibles et inversement, si les efforts sont importants, le moteur y résistera mieux s’il est plus froid. Lycoming, dans un but de simplification pour les opérateurs, a donc défini deux plages, mais il en existe en réalité une infinité.

 Pour la petite histoire, et même si les moteurs sont très différents, le suivi des moteurs sur nos A350 prend en compte le moindre degré de température EGT en plus ou en moins, et notre travail est beaucoup plus orienté qu’avant sur la préservation des moteurs qui coûtent une blinde. On va donc définir pour chaque décollage la configuration qui nécessitera le moins de puissance. L’aspect opérationnel lié à la montée permettra également de choisir une poussée de montée « derated » dans le même but, même si la consommation globale augmente un peu.

13 septembre.

Richesse moteur.

 Je trouve stimulante la compréhension fine de la réaction du moteur aux variations de richesse et l’interprétation des courbes constructeur. Je ne suis pas le seul à me creuser la tête (merci Bruno d’avoir mis le sujet sur le tapis). Je ne suis pas expert en la matière, mais je crois maîtriser certains principes simples de thermodynamique pour ne pas écrire trop de conneries. Il reste quelques détails que j’aimerais aborder avec vous, comme la recommandation du constructeur de ne pas fonctionner du côté pauvre du peak EGT, mais aussi, pourquoi ce décalage entre peak EGT et CHT?

Ne pas fonctionner du côté pauvre du peak EGT.

On trouve effectivement cette note en bas de cette figure. Alors pourquoi s’interdire cette zone de fonctionnement qui a apparemment tous les avantages, CHT’s modérées et conso spécifique la plus basse ?

 La réponse est sûrement dans la pente des courbes, beaucoup plus importante dans la partie pauvre que dans la partie riche. Pour ceux qui sont habitués à régler la richesse, c’est une bonne école de patience, même si l’on reste du côté riche. Le réglage de richesse se fait par l’introduction d’un frein progressif sur l’arrivée carburant avec une précision pas évidente à obtenir, même avec une vis micrométrique. Il faut rattraper les jeux, il y a les frottements dans la gaine, il faut attendre que les températures se stabilisent, bref, même avec de l’habitude, c’est pas forcément simple ni très précis. Si l’on fait l’approximation que le déplacement de la manette de richesse est proportionnel à la variation de richesse en abscisse, on conçoit que le réglage de richesse côté pauvre est 3 fois plus exigeant en précision.

 Ajoutons à cela qu’il y a une certaine dispersion de la richesse par cylindre et que le réglage parfait de la richesse de chaque cylindre peut s’avérer en pratique impossible. Nous pourrions nous retrouver ainsi avec un cylindre bien réglé, un autre au peak, un autre trop pauvre tellement le réglage du côté pauvre est sensible à la richesse. Même en imaginant une répartition parfaite de la richesse des cylindres, on imagine très bien que la moindre variation des paramètres extérieurs va bousculer le bel équilibre si difficilement obtenu.

 Je pense donc que toutes ces raisons sont à l’origine de cette recommandation, la recherche du mieux pouvant conduire au pire.

Décalage entre peak EGT et CHT.

 Il faut pour comprendre considérer les flux de chaleur. Le flux de chaleur entre un gaz et l’enveloppe solide qui le contient dépend bien sûr de l’écart de température, mais aussi de la pression du gaz. On imagine facilement qu’un gaz de pression très faible, proche du vide, transmettra un flux de chaleur faible à l’enveloppe, même s’il est très chaud. Le nombre de collisions des rares molécules pourtant très énergétiques ne transmettra pas un flux de chaleur important. A l’extérieur du cylindre s’opère un autre flux de chaleur vers l’air de refroidissement que l’on considérera relativement stable pour la démonstration. Les CHT convergeront vers une température d’équilibre entre température EGT et température de l’air de refroidissement. La valeur d’équilibre sera atteinte quand le flux de chaleur obtenu par la combustion et transmis aux cylindres sera égale au flux de refroidissement.

 Sans surprise on voit bien que pour baisser cette température d’équilibre il faut soit diminuer le flux de chaleur, soit augmenter le flux de refroidissement, soit les deux.

 Donc retenons que le flux de chaleur fourni par la combustion sera d’autant plus important que l’effet conjugué de la pression et de la température des gaz sera important.

 La plus forte pression sera obtenue dans la partie plate de la courbe « percent power ». Si le moteur délivre sa meilleure puissance, c’est que la pression du gaz sur les pistons est maximale.

Regardons maintenant comment évolue la température des gaz quand on appauvrit régulièrement.

Partons de plein riche, l’excès de carburant dans le mélange qui ne brûle pas va refroidir la température des gaz. La température maximale sera obtenue pour le réglage stœchiométrique qui correspond au peak EGT. Quand on arrive du côté pauvre, une partie de l’oxygène ne sera pas utilisé pour la combustion et va donc refroidir les gaz. 

 Si l’on superpose maintenant les deux grandeurs qui influencent le flux de chaleur que sont puissance et EGT, on constate que leurs maximums sont décalés sur l’échelle de la richesse et que le maximum de l’effet conjugué des deux se trouve quelque part entre les deux. La CHT est maxi quand le flux est maxi.

 Donc oui, ré-enrichir un peu après avoir atteint le peak EGT n’est pas forcément une bonne idée pour préserver son moteur, car on risque d’être au peak CHT. Pour une hélice à pas fixe, il vaut mieux chercher le maxi rpm (max power), plus facile à obtenir d’un point de vue pratique, à condition de maintenir une vitesse constante en montée, ce qui logiquement nous place en dessous de la CHT maxi.

 J’ajouterais enfin la remarque suivante: la puissance, paramètres rarement mesuré, est, comme nous l’avons vu, un des paramètres essentiels de l’usure moteur. Cette puissance n’est disponible pleinement qu’au niveau de la mer pour les moteurs sans turbo, ce qui veut dire que si l’on fait le choix de voler en altitude pour un voyage, le moteur sera naturellement moins contraint à CHT et RPM égales.

Questionnement 

 Ce que ne montre pas la courbe, c’est la puissance délivrée effective en valeur absolue. Nous avons juste une courbe « percent power » où l’on note l’évolution de la puissance en fonction de la richesse, mais pour un couple PA/RPM (une puissance) choisi. Le constructeur commence donc par dire « choisissez une puissance et nous vous dirons comment régler la richesse pour un bon compromis fiabilité / consommation. Ça a le mérite d’être assez simple.

 Il me semble que pour être plus efficace dans le respect d’un stress maxi pour les têtes de cylindre, nous devrions plutôt établir une courbe CHT max en fonction de la PA (pression d’admission). On a vu que l’usure de cette partie du moteur est liée à l’action conjuguée de la température et de la pression dans la chambre. La PA, encore mieux que la puissance est directement proportionnelle à cette pression. La PA va piloter le couple mécanique en sortie d’arbre moteur. Plus la PA est importante, plus la pression dans la chambre l’est, et plus les efforts sur l’embiellage et le vilebrequin le sont aussi.

 Ainsi, et quel que soit l’avion, à moteur turbo ou atmosphérique, pas variable ou fixe, la surveillance du couple PA/CHT serait exactement la même et ne dépendrait que du type moteur , quelle que soit l’altitude et la température extérieure et nous aurions une surveillance objective bien plus fine du stress de fonctionnement. On constaterait par exemple qu’avec une hélice à pas variable, on déstresse le moteur à puissance constante en augmentant les tours (et en baissant la PA).

 On voit bien que les révolutions sont rares dans le domaine de la motorisation des avions légers, mais la fabrication d’instruments de contrôle électroniques « intelligents » devrait permettre de gérer plus finement et facilement leur utilisation. Il n’y a aucune difficulté technique à réaliser un instrument qui afficherait automatiquement les plages recommandées, d’utilisation occasionnelle et limites des CHT en fonction de la PA instantanée du moteur. J’ajoute que ça améliorerait également la conscience de la situation du pilote et la longévité des moteurs. Ce pourrait être la fin des TBO avec un évolution de la réglementation associée pour les CDN. En tout cas ce serait une bonne évolution pour les CNRA dont les propriétaires attentifs soignent leurs moteurs. Reste à convaincre les motoristes de s’impliquer pour qu’ils fournissent des modèles fiables et qu’un fabricant d’instruments se lance. On peut rêver.

 

 

17 septembre.

Carénage roulette. 

 J'ai commencé à sortir les premières pièces avec deux couches de tissu mixte carbone/Vectran de 300 gr. Pas de problème particulier à ce stade. Il reste 2 pièces à faire. Après détourage, il sera temps d'aller faire un premier essayage sur l'avion.

 L'ensemble des pièces brutes et détourées ne dépassera pas 200 gr. L'ambition est que le carénage fini, avec renforts, fixations et peinture reste en dessous du kilo, j'espère plutôt autour de 500 gr.

 

Réglage de la richesse du moteur.

 Je vous recommande les webinaires d'un des gourous des moteurs d'avions, Mike Busch. Pour comprendre comment régler la richesse du moteur et tordre le cou aux nombreuses idées reçues, voici le lien (en anglais mais facile à comprendre) de leaning basics: 

https://www.youtube.com/watch?v=_VfiPuheeGw&t=6s

 Pour ceux qui ne sont pas à l'aise avec l'anglais, je ferai bientôt une synthèse des informations qui me paraitront dignes d’intérêt pour nos petits avions.

 Je lui ai envoyé un mail pour avoir son avis sur le lieu de mesure des CHT, parce que respecter 400°F toutes phases de vol en prenant la mesure sur la bougie du bas est juste impossible pour nous qui approchons plutôt les 450°F. Will see.

 

 Projet contrôle moteur.

 Le sujet étant sur la table et une fois que les affaires courantes seront réglées, nous allons nous attaquer au réglage de la richesse du coté LOP (lean of peak), c'est à dire du coté pauvre du peak EGT. Pour ce faire et comme nous nous en doutions, le problème est d'avoir une répartition homogène de la richesse par cylindre, ce qui est souligné par Mike. D'après lui, les moteurs Continental ne brillent pas dans ce domaine et il est souvent impossible de mixturer convenablement du coté pauvre. Donc bien souvent, cette possibilité n'est réservée qu'aux moteurs à injection ou moteurs Lycoming avec un carburateur adéquat. Cela remet en actualité notre projet de générateur de vortex en amont du carburateur que nous avions évoqué dans le but d'améliorer cette homogénéité. Pour mesurer nos éventuels améliorations, il va falloir contrôler précisément ce que nous faisons et ça implique d’installer une sonde EGT par collecteur d'échappement. Des EGT's équilibrées seront le reflet d'une bonne homogénéité.

 Actuellement nous n'avons qu'une, installée sur le 4 en 1, et qui donne donc une moyenne. C'est insuffisant pour notre étude.

 Pour ceux qui ont vu la vidéo de Mike, ils seront maintenant convaincus du bien fondé de voler avec ce réglage LOP qui n'a presque que des avantages. D'abord bien sûr la consommation qui diminue jusqu'à 20%, à condition de sacrifier 10% de puissance, les CHT plus froides et les bougies bien propres.

 Je réfléchis déjà a un procédé de fabrication des vortex en composite (pas de criques) monobloc pour une sécurité maximale et rendre impossible l'ingestion de débris par le carburateur. Je pense à une approche progressive sur la taille des ailettes jusqu'à obtenir l'effet désiré.

Réponse très rapide de Mike Busch !

All the CHTs I quote as guidlines are based on measurments at the threaded CHT probe boss (and I realize O-200 cylinders don't have those). CHTs measured at the lower spark plug are frequently on the order of 40F hotter than the threaded boss, and CHTs measured at the upper spark plug are considerably cooler than the threaded boss. For the O-200, I suggest you measure at the lower plug and subtracted 40F from the readings to normalize them to what you would have seen if your cylinders had the threaded boss. Hope this helps. --Mike

------ Original Message ------

From: "FREDERIC PEUZIN" <fredpeuz@aol.com>

To: mike.busch@savvyaviator.com

Sent: 9/16/2021 11:20:42 PM

Subject: Spark plugs gasket probes

 Bon et bien voilà, j’ai ma réponse. La température dont il parle dans ses conférences, quoique pas nécessairement la plus élevée sur l’ensemble de la tête de cylindre est celle mesurée dans le puits dédié dont l’expérience prouve qu’elle est toujours inférieure de 40°F plus froide que celle mesurée à la bougie du bas. L’essentiel est donc bien de savoir de quoi on parle. Je viens donc de récupérer officiellement 22°C de marge. Ouf!

24 septembre.

Mail au père.

Baffles.

Je t’ai fait suivre mon échange épistolaire avec Bruno. Je dois dire que je ne suis pas toujours d’accord avec ses idées , mais je constate qu’il a la même tendance que moi à phosphorer sur les sujets qu’on aborde et il joue un rôle de poil à gratter salutaire pour moi. Et donc, en réfléchissant à la réponse que j’allais lui envoyer, ça m’a orienté sur une réflexion pour « traiter » le différentiel entre haut et bas du cylindre à laquelle je ne me serais peut-être pas intéressé sans son courrier. 

 Mon propos est de nous redonner de la marge en température, car d’après nos relevés, et même en tenant compte de la recommandation de Mike Busch d’enlever 22° à la valeur lue sur la bougie du bas, nous flirtons toujours avec les 200/205° par temps tempéré en montée après le décollage. C’est légèrement au-dessus des 400°F que Mike considère comme maximum à ne pas dépasser.

Ma réflexion me conduit à certaines conclusions que j’aimerais partager avec toi pour approbation ou critiques.

L’étude que j’ai conduite précédemment se contentait de définir la meilleure façon et la moins coûteuse en traînée pour refroidir le moteur sans se soucier de l’homogénéité du refroidissement. Les baffles mis en place optimisent le refroidissement global et permettent le flux de chaleur le plus important possible pour un débit d’air donné, du moins c’était l’objectif. Sans le savoir, la conséquence de cette façon de faire a vraisemblablement augmenté le différentiel de températures entre haut et bas des cylindres (55°C actuellement) et peut-être même augmenté la température absolue en partie basse bien que la moyenne soit plus basse qu’avant.

La question est donc la suivante: ne serait il finalement pas plus judicieux de sacrifier une partie de l’efficacité globale d’échange au profit d’une meilleure homogénéité et diminuer la température des points chauds. Ça aurait plus de sens du point de vue de la métallurgie.

Dans la configuration actuelle, l’air de refroidissement circule à haute vitesse et en totalité depuis le haut des cylindres, ce qui entraîne qu’il est plus chaud quand il arrive dans le bas et diminue le flux dans cette dernière partie qui est proportionnel à l’écart de température. Le flux est augmenté par contre dans la partie haute. On aggrave donc bien le différentiel de flux de chaleur et de températures.

La configuration initiale avec le dessus des cylindres découverts n’était donc pas si mal, à condition de canaliser l’air sur la partie basse. Comme tu le sais, la vitesse de l’air de refroidissement augmente le flux de chaleur, je crois me souvenir que c’est pas loin d’être proportionnel, donc pour que le flux de chaleur soit homogène de haut en bas, il faudrait que la vitesse augmente à mesure que la température de l’air augmente. Il faudrait donc organiser un convergent avec les baffles.

D’un point de vue réalisation pratique, ce convergent existe naturellement sur la partie haute sans baffles. Nous n’aurions alors à faire quelque chose que pour la partie basse, c’est à dire pratiquement retour à la case départ avec les mini baffles d’origine.

 A une différence près, c’est que maintenant nous saurions pourquoi le faire et nous pourrions en optimiser la forme. Je pense notamment à la difficulté de traitement du passage des pousses-culbuteurs perpendiculaires à l’écoulement. Autre difficulté, installer si possible un diffuseur conique en sortie basse de cylindre pour diminuer la résistance du trou de refroidissement et tirer le meilleur débit de la delta P générée par la vitesse avion.

 

J’attends tes commentaires éclairés.

Bisous de Miami.

 

29 septembre.

Des nouvelles.

 Je suis dans une période assez chargée professionnellement parlant et j’ai donc peu de temps à consacrer au Jojo. Le projet carénage de roulette suit néanmoins son rythme de sénateur.

 Toutes les coques externes sont faites et détourées. Poids total d’exactement 200 gr.

 

 Prochaine étape, assembler les deux demies-coques du cône arrière, puis aller habiller la roulette à blanc pour vérifier que tout va bien à ce stade.

 Des nouvelles également du père qui a bien avancé la reprise du bafflage moteur (caoutchoucs) et qui a réalisé avec succès la soudure à l’argent des sondes K sur les rondelles. Ces sondes sont même déjà installées sur les bougies du bas.

 Nous avons longuement échangé sur la problématique du gradient de température des CHT et nous avons un consensus là-dessus. La proposition du père est de supprimer dans un premier temps le baffle supérieur placé entre deux cylindres adjacents et d’en mesurer l’effet sur les écarts de températures entre haut et bas. Pour comprendre ce que l’on fait, nous allons aussi installer des sondes CHT sur les bougies du haut de manière à ce que tous les cylindres aient 2 sondes. Nous utiliserons nos sondes J pour cela.

 L’objectif, qui maintenant je pense est bien compris, est de pouvoir contrôler l’effet du changement du baffling sur le delta de température haut/bas en explorant toutes les phases de vol.

 Papa retourne au hangar aujourd’hui pour avancer le projet et je pense pouvoir l’accompagner samedi prochain.